„To je láhev pilulek,“ říká J. P. Errico, ukázat mi něco, co očividně není lahvičku pilulek.

Errico, který je spoluzakladatelem a generálním ředitelem společnosti ElectroCore Medical, drží GammaCore, neinvazivní stimulátor nervu vagus. Pokud ElectroCore R&D práce drží, toto zařízení je asi se obrátit desetiletí důkazy o důležitosti jednotného nervy do nového druhu medicína: elektrický terapie jako benigní jako ráno plavat a tak jednoduché, jak objevovat pilulku s kávou.

Podívejte se na anatomii graf a význam vagus vyskočí na vás. Vagus znamená“ putování “ v latině, a věrný svému jménu, nervové meandry kolem hrudníku a břicha, spojující většinu klíčových orgánů—včetně srdce a plic-s mozkovým kmenem. Je to jako zadní dveře zabudované do lidské fyziologie, což vám umožní nabourat systémy těla.

Vagus nervová stimulace, nebo VNS, dostal jeho začátek v roce 1990, kdy Cyberonics, Houston, vyvinutý implantovaný stimulátor k léčbě zvláště těžké případy epilepsie. Ta aplikace byla jen začátek. Vědci brzy zjistili, že stimulace má potenciál k léčbě různých onemocnění, včetně bolestivé neurologických onemocnění, jako jsou migrény, bolesti hlavy a fibromyalgie, zánětlivých onemocnění jako je Crohnova choroba a astma, a psychiatrická onemocnění jako deprese a obsedantně – kompulzivní porucha.

vědecké nadšení navzdory tomu byla klinická anamnéza VNS smíšená. Studiích s pacienty, kteří trpí ošetření-rezistentní deprese přinesla dobré výsledky, ale ne dost dobrý, aby přesvědčil AMERICKÉ vládní programy pojištění platit pro jeho použití. Letos v srpnu, stimulátor vyrobený společností Boston Scientific fungoval špatně ve velké studii s pacienty se srdečním selháním. Cyberonics a jeho konkurenti jsou stále zjišťuje, jaké signály jsou nejlepší poslat podél vagus, aby proniknout do mozku systémy a opravit to, co trápí nás.

pokrok byl nesnesitelně pomalý. Ošetření obvykle vyžadují implantaci kapesní-hodinky-velikost pulzní generátor v hrudníku pacienta, který je připojen k dvojici elektrod, které obepíná vagus v krku. Tyto studie zahrnují pacienty, u nichž všechny ostatní možnosti buď selhaly, nebo byly vyloučeny a kteří jsou ochotni podstoupit invazivní „léčbu poslední instance.“

ale co když VNS může být první věc, kterou Vám lékař předepsal? Co když, jak slibuje ElectroCore, bylo to opravdu tak snadné jako užívání pilulky? To je to, o co se startup se sídlem v New Jersey snaží. ElectroCore vyvinul první stimulátor vagus nervu, který není implantován: je to ruční zařízení, které jednoduše přitlačíte na krk. Pokud je to vše, co je potřeba proniknout do mozku a léčit některé z nejvíce znepokojujících stavů kolem, medicína by mohla vypadat úplně jinak za deset let.

myšlenka, že tento jediný nerv může mít tak hluboký účinek na tolik různých orgánů a onemocnění, se může zdát přitažlivá. Pochopit logiku této léčby, zvážit anatomii vagus a kde to se připojí k mozku.

nerv končí v mozkovém kmeni ve struktuře zvané nucleus tractus solitarius. „NTS je křižovatka v mozku,“ vysvětluje Milton Morris, který byl donedávna senior viceprezidentem R&D na Cyberonics. Odtud signály nervu vagus cestují do dalších důležitých mozkových struktur s matoucími latinskými jmény, jako je locus coeruleus a jádra hřbetního raphe. Většina z těchto struktur produkovat neuro vysílače—chemikálie, které mozkové buňky používají ke komunikaci—, které mají inhibiční účinek, snižuje neuron je vzrušivost.

tato anatomická perspektiva objasňuje, jak VNS produkuje své terapeutické přínosy. Epileptický záchvat je například výsledkem vln excitace, které procházejí mozkem. Nasazení přirozených tlumičů mozku by mělo—a zřejmě Ano-způsobit, že se tyto vlny rozplynou. Mnoho onemocnění nyní vyšetřován vagus vědci pravděpodobně zahrnovat podobné přebuzení, nebo přecitlivělost. „Epilepsie může být jen jedním koncem spektra,“ říká Errico.

Některé spoje podél tohoto spektra byly známé na dlouhou dobu: Asi před 2400 lety, Hippokrates poznamenal, že existuje spojení mezi epilepsie a deprese, dva neduhy nyní zachází s VNS. Vědci narazili na další odkazy, více nedávno: Errico a vědci na Columbia University zjistili, že astmatici jsou úspěšně léčeni stimulace hlášeno méně bolesti hlavy.

ElectroCore našel další náznaky vztahů mezi neduhy ponoří do pacienta, stížnosti shromážděné subjekty Spojené Království Národní Zdravotní Služba. Třídění dat pomohlo společnosti identifikovat její první klinické cíle-migrény a klastrové bolesti hlavy-ale také navrhlo budoucí směry výzkumu. Data ukázala, že péče o pacienty s bolestmi hlavy je překvapivě drahá, protože konzultují lékaře až třikrát častěji než průměr a užívají až čtyřikrát více léků. Ale to vše navíc zdravotní péče není nutně řešit jejich bolesti hlavy; tito pacienti mají tendenci mít jiné chronické stavy, jako je fibromyalgie, úzkost a astma, které mohou být léčitelné prostřednictvím VNS. Údaje naznačují, že tyto stavy mohou mít společný kořen, alespoň u některých pacientů.

dnes tyto problémy obsluhuje mnohamiliardový farmaceutický trh. Ale tyto léky ne vždy fungují a mohou mít znepokojující vedlejší účinky. Takže místo toho, aby se snaží squash tyto elektronické starts, některé velké farmaceutické společnosti se dostat do hry.

britský farmaceutický gigant GlaxoSmithKline byl s jeho podporou nejvíce veřejný, dokonce razil termín „elektroceutika“ k popisu vznikajících terapií. „Naším cílem je v zásadě mluvit elektrickým jazykem nervů, abychom dosáhli vyššího léčebného účinku,“ řekl Kristoffer Famm, vedoucí výzkumu bioelektroniky v GSK, v nedávném rozhovoru. V roce 2013 společnost GSK vytvořila rameno rizikového kapitálu ve výši 50 milionů USD, akční potenciální rizikový kapitál, na financování elektroceutických startupů. První výběr byl implantát vagus nervu společnosti SetPoint Medical.

SetPoint založil Kevin Tracey, neurochirurg a imunolog. Motivován záhadné smrti dítěte popálení pacienta v jeho péči, Tracey šel na prokázat existenci „zánětlivé reflex“—cestu, přes který mozek může potlačit zánět tím, že vysílá signály prostřednictvím bloudivého nervu do sleziny. SetPoint Medical se věnuje manipulaci s tímto reflexem k léčbě revmatoidní artritidy a Crohnovy choroby, mimo jiné zánětlivých onemocnění. Ačkoli jeho terapie vyžaduje implantovaný stimulátor, malé zařízení zcela zapadá do krku pacienta, což výrazně snižuje rozsah operace. Společnost se vždy snažila, aby se zařízení co nejvíce podobalo lékové terapii, vysvětluje technický ředitel SetPoint Mike Faltys. „Farmaceutické financování jsme donedávna nedostali,“ říká, “ ale farmaceutický nápad jsme měli od začátku.“

Přemýšlejte o pilulkách na chvíli: užíváte je buď podle plánu, nebo v reakci na symptom. Jsou přenosné a jejich počet může být omezen na předpis.

zařízení ElectroCore sdílí všechny tyto atributy, říká Errico. Typickým režimem jsou dvě nebo tři 2minutové dávky dvakrát denně, ale pokud cítíte migrénu, můžete pomocí stimulátoru odvrátit plnohodnotný útok. Zařízení ElectroCore je menší než iPhone 6, takže je snadné se pohybovat kolem. (Inženýři společnosti nedávno postavili stimulátor do pouzdra smartphonu Samsung, jen aby ukázali, že to lze udělat.) A může být naprogramován lékařem tak, aby dodal stanovený počet dávek.

vyrobit první neinvazivní nervový stimulátor na světě bylo docela inženýrskou výzvou. Zvažte problém se signalizací: vagus nerv je tvořen mnoha jednotlivými nervovými vlákny několika různých typů, některé vysílají signály do mozku a některé signalizují do orgánů. Některé užitečné věci, jako jsou uklidňující excitace v mozku nebo signalizuje sleziny snížit zánět, ale ostatní věci, které by mohly být nebezpečné, jako je zpomalení srdeční frekvence. Signál musí být schopen aktivovat“ dobrá „vlákna, zatímco“ špatná “ zůstávají nezměněna.

Přidání potíž je, že k dosažení nervu, stimulátor má vysílat svůj signál přes několik centimetrů masa, aniž by způsobily nadměrné svalové kontrakce. Signál musí také projít vrstvou kůže, která je elektricky odporová a plná receptorů bolesti.

vědci ElectroCore věděli, že nasměrování signálu přes dobrá vlákna namísto špatných je jen otázkou zasažení sladkého místa síly signálu. Jejich skutečná inovace vysílala tento signál bezbolestně kůží, vysvětluje viceprezident výzkumu Bruce J.Simon. Klíč, jak říká, je pochopit, že pleť se chová, jak kondenzátoru ve filtru obvod: blokuje stejnosměrný proud a nízké frekvence, ale dostatečně vysoké frekvence signálu projít. Ale reakce mozku na VNS jsou závislé na frekvenci. Electrocoreův kód pro hackování mozku potřebuje 25 milisekundových pulsů za sekundu – ale tato nízká frekvence by vyvolala receptory bolesti při průchodu kůží. Stimulátor tedy tvoří každý z 25 Pulzů z výbuchu 5 000 hertzů. Vysokofrekvenční signály bezbolestně sklouzávají kolem kůže a ztrácejí jen asi polovinu své síly. Samotná nervová vlákna dělají zbytek práce a upravují signál, který se k nim dostane, takže do mozku zbývá šířit pouze vlak 25 impulzů.

ruční stimulátor může produkovat impulsy v rozsahu napětí; protože krky a nervy lidí se liší anatomicky, napětí je nastavitelné pro každého pacienta-i když vždy zůstává pod úrovní, která by vyvolala špatné nervy. Vědci společnosti ElectroCore zjistili, že optimální napětí je přibližně stejné jako úroveň, která způsobuje, že se spodní ret člověka škubne.

„moje číslo je 28,“ říká provozní ředitel společnosti Frank Amato, když ukazuje zařízení. Máte pocit, že každý v ElectroCore zná své číslo. Zkusil jsem to také, i když na paži a s cílem přimět moji ruku ke kontrakci. Moje číslo bylo 12.

ElectroCore není sám, kdo hledá neinvazivní způsob přístupu k nervu vagus. Německo-založené Cerbomed vyvinula stimulátor, který visí na část ucha, kde menší větve bloudivého nervu leží v blízkosti kůže. Konkurenty jsou skeptičtí, že stimulace této malé odbočce způsobí dostatečné změny v mozku, ale Cerbomed cituje studie, které ukazují, že jeho stimulátor produkuje vzor nervové aktivace podobná, která vyrábí více typické formy VNS. Společnost nyní provádí klinické hodnocení pro léčbu epilepsie a experimentovala s léčbou migrény, schizofrenie a tinnitu.

možná Si myslíte, že ElectroCore je neinvazivní vagus stimulátor by tvůrci více konvenční systémy starosti. Pro tyto společnosti je to všechno otázka dodržování předpisů a kontroly.

Compliance je schopnost nebo ochota pacienta pokračovat v terapii. Jak zdůrazňuje bývalý zaměstnanec společnosti Cyberonics Morris, někteří pacienti společnosti mohou být příliš nemocní na to, aby spolehlivě používali samosprávný systém. Někteří epileptičtí pacienti, například, může cítit jejich záchvaty přicházející a aktivovat jejich implantáty, ale jiní nemají zkušenosti takové předzvěstí. Implantované stimulátory mohou poskytovat své terapie automaticky. A co víc, epileptickým pacientům může trvat měsíce nebo dokonce několik let, než získají plné výhody stimulace vagusového nervu, říká. „Pokud nedostane úlevu, pacient by mohl skončit dříve, než se tam dostane.““

Společnosti, které invazivní vagus stimulátory také jako záruka, že mohou ovládat dodání přesně naladěn signál vagus sám. Cyberonika také pracuje na terapii srdečního selhání, při které lékař pečlivě zvyšuje elektrický signál po mnoho týdnů. Morris si myslí, že tento postup by bylo příliš obtížné kontrolovat bez implantátu.

společnost MicroTransponder se sídlem v Dallasu vyvíjí implantované zařízení pro léčbu tinnitu a mrtvice. Hlavní vědecký pracovník společnosti, Navzer Engineer, říká, že externí stimulátory nemohly odpovídat přesnosti načasování a integritě signálu jeho systému. „Víme, že to funguje a známe parametry,“ říká. „Nejsem si jistý, že bychom tyto parametry znali, kdybychom použili neinvazivní systém.“

ElectroCore ‚ Errico bere na vědomí, že plnění může být problém pro některé pacienty, ale je přesvědčený, že jeho společnost je zařízení má dost přesné ovládání k léčbě široké škály onemocnění.

asi největší výhodou neinvazivního přístupu je ekonomie. Implantáty musí fungovat uvnitř těla pro let, aniž by byl poškozen nebo způsobuje problémy sami, a to není levná: V USA vládní program pojištění Medicaid platí o $20,000 pro Cyberonics epilepsie zařízení a jeho implantaci. Za tuto cenu není divu, že implantáty jsou často poslední možností. Naproti tomu neinvazivní systém ElectroCore stojí v Evropě ekvivalent 200 až 400 USD, v závislosti na tom, kolik dávek je do zařízení naprogramováno.

za tuto cenu, Medical University of South Carolina mozek stimulace vědec Mark s. George si představuje scénář, který by byl výhrou pro invazivní i neinvazivní technologii. Jako každá terapie, VNS nefunguje pro každého. Dokonce i při nejuznávanějším použití, epilepsii, VNS pomáhá pouze asi 40 procentům těch, kteří dostanou implantát. George navrhuje, aby pacienti mohli začít s neinvazivní stimulací, a pokud na ni zareagují, mohli by pokračovat v implantační proceduře s vědomím, že budou mít prospěch. To by celkově snížilo náklady, protože méně pacientů by zbytečně získalo implantáty.

v každém případě má ElectroCore stále co dokázat: Zatímco jeho zařízení má setkal evropské regulační normy jako léčba migrény a jiné bolesti hlavy, AMERICKÝ trh schválení vyžaduje přísnější klinických studií, které jsou nyní přezkoumávány úřadem pro Potraviny a Léčiva. A vědci společnosti stále zkoumají potenciální aplikace v gastroenterologii, psychiatrii a pulmonologii.

Pokud klinické studie nakonec prokáží, že tento systém stojí za jiné chronické onemocnění, jeho nízká cena by ho učinila konkurenceschopným se standardními léčbami. A na rozdíl od farmaceutické léčby se zdá, že nervový stimulátor nemá žádné hlavní vedlejší účinky. Proto bzučení o elektroceutikách. Každý, kdo bude někdy trpí jeden z těchto nemocí, nebo se stará o někoho, kdo dělá—jinými slovy, jen asi každý—může brzy těžit z tohoto nového elektronického věku medicíny.

tento článek se původně objevil v tisku jako “ Follow The Wandering Nerve.“